簡版-2013第5章?lián)]發(fā)性有機物污染控制

第五章?lián)]發(fā)性有機物污染控制內(nèi)容提要與學內(nèi)容提要：1.蒸氣壓及蒸發(fā)2.VOCs（volatileorganic

compounds）污染預防3.VOCs污染控制方法和工藝學

：1.了解VOCs的性質(zhì)、排放及其污染預防措施2.掌握燃燒、吸收、冷凝、吸附、生物等技術控制

VOCs污染的原理、工藝和設備3.能簡單計算VOCs的蒸氣壓、排放量以及各類控制技術的關鍵參數(shù)第一節(jié)蒸氣壓與蒸發(fā)蒸氣壓是判斷有機物是否屬于揮發(fā)性有機物的主要依據(jù)溫度越高，蒸氣壓越大蒸氣壓空氣中VOCs的含量低，可視為理想氣體，拉定律p

iiiy

xPyi

－氣相中組分i的摩爾分數(shù)

xi－液相中組分i的摩爾分數(shù)

pi

－純組分i的蒸氣壓P

－總壓揮發(fā)與溶解VOCs排放VOCs控制技術末端治理為主的控制性措施防止泄漏為主的預防性措施第二節(jié)VOCs污染預防工藝技術的改進和設備的更新是減少VOCs排放的最佳選擇預防性措施替換原材料，減少引入生產(chǎn)過程中的VOCs總量改變運行條件，減少VOCs的形成和揮發(fā)更換設備，減少VOCs泄漏VOCs替代油漆、涂料和油墨中的醇、芳烴等溶劑，在生產(chǎn)與使用過程中汽化進入大氣中，形成VOCs污染。從油基到水基的轉(zhuǎn)變，顯著減少了VOCs排放工藝非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)性溶劑工藝，如流化床粉粉劑涂料和紫外平版印刷術減少石油及

生產(chǎn)工藝過程中的原料和成品的各種耗損是減少VOCs排放的重要措施：改進、改善工藝設備，減少油品的揮發(fā)損失，回收利用放空氣體泄漏損耗及控制操作損耗：當VOCs溶液充入容器或從容器中導出時，由于溫度和氣壓的變化導致VOCs氣體溢出呼吸損耗－溫度變化使容器產(chǎn)生“吸進和呼出”而導致的有機物損耗。白天呼出，夜晚吸進。充入、呼吸和排空損耗可通過在容器出口附加的蒸氣保護閥（真空壓力閥）來控制。的轉(zhuǎn)移損耗控制－階段1控制：50余種碳氫化物（C3~C12）和其他痕量物質(zhì)，C8H17，平均分子量113的轉(zhuǎn)移損耗控制－階段2控制第三節(jié)VOCs控制方法和工藝燃燒法吸收（洗滌）法冷凝法吸附法生物法1.燃燒法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量燃燒反應，如C8H17

12.25O2

8CO2

8.5H2O

QC6H6

7.5O2

6CO2

3H2O

Q

H2S

1.5O2

SO2

H2O

QQ－燃燒時放出的熱量VOCs燃燒原理及動力學燃燒動力學單位時間VOCs減少VOCs

O2cm

v

k

cndt

dcVOCsRT方程多數(shù)化學反應，遵循阿累k

A

exp(

E

)VOCs

kcndtv

dcVOCs氧氣濃度遠高于VOCs濃度VOCs燃燒原理及動力學VOCsA,

1/sE,kcal/molk,

1/s538oC649oC760oC丙烯醛3.30E+1035.96.99258102.37841.47丙烯腈2.13E+1252.10.019460.9620.34丙醇1.75E+0621.42.9952814.8352.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯

環(huán)己胺1，2-二氯乙烷

乙烷

乙醇

Ethylacrylate乙烯3.89E+0729.10.560344.9327.217.43E+2195.90.000110.1438.593.74E+1458.20.077606.02183.051.34E+1776.60.000310.098.415.13E+1247.60.7646726.84438.424.82E+1145.60.248517.51109.115.65E+1463.60.004110.4819.935.37E+1148.10.058692.1435.972.19E+1246.00.8809427.44407.991.37E+1250.80.028041.2524.644.39E+1144.70.3956211.18154.045.20E+0514.758.86353170.64404.29VOCs燃燒原理及動力學例：試計算燃燒溫度分別為538、649和760oC時，去除廢氣中99.9%的苯所需的時間。解：假設燃燒反應為一級，即n=l，一級反應，對式（10-8）積分，得當T=5380C時，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得同理可求得T=649、7600C時所需的燃燒時間分別為49s、0.2s。1

1t

1

ln

C0

ln

62800s

17.4hk

C

0.00011

0.0010CC

exp[k(t

t

0)]（10-9）燃燒與燃燒濃度極限范圍＝

濃度極限范圍多種可燃氣體與空氣混合，

極限范圍100a

b

mcic1

c2cm－混合氣體的

極限ci

－i組分的

極限mc

a,b,m

－各組分的百分含量燃燒工藝——直接燃燒適用于可燃有害組分濃度較高或熱值較高的廢氣設備：燃燒爐、窯、鍋爐溫度1100oC左右火炬燃燒：產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵和熱輻射，應盡量避免燃燒工藝－熱力燃燒（Thermal

Combustion)適于低濃度廢氣的凈化溫度低，540～820oC必要條件：溫度、停留時間、湍流混合燃燒工藝－熱力燃燒燃燒工藝－催化燃燒燃燒工藝－催化燃燒裝置具有熱回收裝置的催化燃燒器燃燒工藝－催化燃燒優(yōu)點無火焰燃燒，安全性好溫度低：300～450oC，輔助消耗少對可燃組分濃度和熱值限制少不同燃燒工藝比較吸收（洗滌）法（Absorption）溶劑吸收法：采用低揮發(fā)或不揮發(fā)性溶劑對VOCs進行吸收，再利用VOCs分子和吸收劑的物理性質(zhì)差異進行分離吸收劑在吸收塔吸收VOCs吸收了VOCs的吸收劑通過熱交換進入汽提塔，在高于吸收溫度、低于吸收壓力時解吸吸收劑經(jīng)過溶劑冷凝器冷凝后進入吸收塔循環(huán)使用解吸VOCs氣體經(jīng)過冷凝器、氣液分離器后以純VOCs氣體形式回收利用適用于VOCs濃度較高、溫度較低和壓力較高的場合。吸收工藝——對吸收劑的要求對被去除的VOCs有較大的溶解性蒸氣壓低易解吸化學穩(wěn)定性和無毒無害性分子量低，吸收能力最大化冷凝法（Condensation）冷凝法：利用物質(zhì)在不同溫度下的不同飽和蒸汽壓，采用降低溫度、提高壓力，使VOCs冷凝并與廢氣分離冷凝溫度處于

和泡點溫度之間越接近泡點，凈化程度越高接觸冷凝：被冷凝氣體與冷卻介質(zhì)直接接觸表面冷凝（間接冷卻冷凝氣體與冷卻壁接觸適于廢氣體積分數(shù)10-2以上的有機蒸氣常作為其它方法的前處理吸附法（Adsorption）吸附工藝：利用多孔固體表面存在的未平衡的分子或化學鍵力，吸附混合氣體中的VOCs組分并與廢氣分離適用于處理中低濃度VOCs尾氣不飽和化合物吸附優(yōu)于飽和化合物，環(huán)狀化合物吸附優(yōu)于鏈狀化合物活性炭吸附優(yōu)于極性吸附劑（硅膠、氧化物）部分VOCs不易解吸（酸、酯、酮），不宜用活性炭吸附生物法（Biological

Oxidation）微生物以VOCs作為碳源和能源，將其分解為CO2和H2O懸浮生長系統(tǒng)：微生物及其營養(yǎng)物存在于液相，氣相中的VOCs轉(zhuǎn)移到液相，被微生物降解附著生長系統(tǒng)